KR100510696B1 - 전자기력 구동 미소 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유로 관(flow channel) 내를 흐르는 유체의 유량을 조절하기 위한 유체 제어 밸브(fluidic valve)에 관한 것으로, 특히 공조기 또는 냉장고 등의 냉동 장치에 쓰이는 냉매(refrigerant) 등 액체의 유량을 조절하거나, 관 내에 흐르는 소정의 기체 유량 또는 액체 상태가 혼재하는 유체의 흐름을 조절하는 전자기력 구동 미소 밸브에 관한 것이다.

Description

전자기력 구동 미소 밸브{electromagenetically actuated micro valve}

본 발명은 유체 제어 장치에 관한 것으로, 특히 유로 관(flow channel)내를 흐르는 유체의 유량을 조절하기 위한 전자기력 구동 미소 밸브에 관한 것이다.

기존의 선형 유체 제어 밸브의 경우에는 개구(orifice)의 개방 정도를 조절하기 위해 바늘 형상의 밸브 로드(valve rod)를 개구로부터 소정의 변위만큼 이동하여 개구의 개방 면적을 선형적으로 조절함으로써 동작이 이뤄진다.

이러한 바늘 형상의 밸브 로드의 이동을 위해 기존의 선형 유량 제어 밸브에서는 밸브 로드를 회전 운동을 직선 운동으로 변환한느 기어(gear)에 연결하여, 스텝 모터에 인가되는 구동 전원의 펄스(puls) 수에 비례하여 밸브 로드에 축방향으로 변위가 발생하도록 하는 방식이 이용된다. 이 때 변환 기어의 한 쪽은 전동 스텝 모터(stepping motor)의 회전 축(rotor shaft)에 연결된다.

그러나, 밸브 로드의 변위를 발생시키기 위한 모터의 가격으로 인해 밸브 장치의 단가가 상승하고, 모터 부품의 회전축과 밸브 로드가 위치하는 유로 관간의 기밀 접합(hermetic sealing)이 필요하므로 밸브 장치 제조 시 조립 고정이 어렵고 공정 비용이 상승하게 된다.

또 다른 기존의 선형 유량 조절 밸브로는 밸브 로드의 위치 조절을 위하여 밸브 로드의 일부에 박판인 다이아프램(diaphragm) 또는 멤브레인(membrane)을 연결하고, 이 다이아프램의 변형에 의한 밸브 로드의 변위를 이용하는 다이아프램 밸브가 있다. 이때 밸브 로드가 연결된 다이프램의 이면에는 압력 조절이 가능한 가압 공간이 형성되며, 가압 공간 내에 충지된 소정의 유체의 가열시 발생하는 팽창압력에 의해 다이프램에 변형이 생기게 된다.

상기 다이아프램 밸브 역시 별도의 가압 공간을 마련하여야 하므로 밸브 장치의 소형화가 어렵고, 가압 공간의 가열에 의한 팽창 압력을 이용하므로 선형 동작을 위한 밸브의 응답 속도가 느리며, 발열에 의한 전력 소모가 크다는 단점이 있다.

또한, 솔레노이드 구동기를 이용한 밸브는 개폐 동작에 국한 된 용도에는 적합하나, 유체의 선형 제어에는 적합하지 않고 구성 부품이 복잡하며 개패 동작 시 소음이 심하다는 단점이 있다.

그리고, 마이크로머시닝 기술에 의해 제작된 기존의 유량 조절 밸브로는 개구의 개방 정도를 조절하기 위해 개구 상에 형성된 플랩(flap)이나 다이아프램을 직접 구동하여 유량을 조절하는 방법을 사용한다. 플랩이나 다이아프램은 개구 주변에 형성된 밸브 시트(valve seat)에 밀착시켜 유체 유입을 차단하거나 구동에 의해 개구의 개방 정도를 조절하게 된다. 이들의 구동에는 정전력 구동, 열 구동 등의 구동 방식이 사용되는데 정전력 구동의 경우 높은 전압을 필요로 하며, 열 구동의 경우 가압 공간과 가열을 위한 유체의 밀봉이 필요하므로 공정이 복잡해지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 유로 관 내의 유체의 흐름을 단속하거나 그 유량을 임으로 조절하는 유량 조절 밸브를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 영구 자석에 의해 형성되는 자계와 코일 입력 전력의상호 작용에 의해 구동되어 변위를 갖는 플랩, 이 플랩을 개구로부터 소정 위치에 현가 시키고 복원력을 제공하는 스프링 및 개구가 집적된 기존의 밸브 장치에 비해 간단한 구조를 갖는 유량 조절 밸브를 제공하기 위한 것이다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따르면, 유체의 입력단과 출력단이 포함된 하우징과, 상기 하우징 내 입력단부와 출력단부에 각각 장착되는 영구 자석과, 상기 영구자석 사이에 장착되어 유체의 흐름을 단속하거나 그 유량을 임으로 조절하는 미소 밸브 소자를 포함하여 구성된다.

바람직하게, 상기 미소 밸브 소자는 기판, 개구, 상기 개구를 개폐하거나 유체가 흐르는 개구의 개방 면적을 임으로 조절하기 위해 상기 기판으로부터 띄워져 형성된 플랩, 상기 플랩 상에 형성되어 플랩의 구동에 사용되는 코일, 상기 플랩을 상기 기판의 고정부에 연결시키며 플랩의 변위에 비례하는 복원력을 제공하는 스프링을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 스프링은 외팔보 또는 비틀림 보 등의 탄성 구조물 형태로 상기 기판으로부터 띄워져 형성된다.

또한, 상기 코일에 소정의 전류를 인가할 경우, 상기 영구 자석에 의한 자계와의 상호 작용에 의해 플랩에 전자기 구동력이 유도되며, 상기 구동력의 방향 및 크기는 상기 코일에 인가된 전류의 방향 및 세기에 의해 임의로 조절 가능하며, 이러한 조절 가능한 전자기 구동력에 의해 플랩이 소정의 변위만큼 움직임으로써 개구를 개폐하거나 개구의 개방 면적을 조절하여 하우징 내를 흐르는 유체를 단속하거나 그 유량을 임으로 조절한다.

그리고, 상기 유체는 기체 상태, 액체 상태, 기체 및 액체 상태가 혼재된 초 임계(super critical) 상태 등이다.

또한, 상기 미소 밸브 소자는 상기 하우징의 입력단과 출력단에 소정의 압력 차를 인가하고 높은 압력이 걸린 입력단의 유체가 입력단의 좁은 유로를 지나 상대적으로 낮은 압력의 출력단으로 분출되면서 체적이 팽창하여 온도가 강하하는 단열 팽창 현상을 이용한 유체 팽창 밸브이다.

그리고, 상기 입력단의 개방 면적을 전자기력을 사용한 상기 플랩의 변위에 의해 선형적으로 조절함으로써, 단열 팽창이 발생하는 유체의 유량을 조절할 수 있다.

또한, 상기 입력단은 출력단의 압력보다 높아 유체의 흐름이 입력단에서 출력단으로 흐르는 정방향의 유량 제어와, 출력단의 압력이 입력단 보다 높아 유체의 흐름이 출력단에서 입력단으로 흐르는 역 방향의 유량 제어가 가능하다.

그리고, 상기 영구 자석의 부품은 희토류(rare earth) 자성체 물질을 용융한 후 형상 틀(mold)에서 성형한 후 표면을 연마하여 형상을 가공하거나, 원주형 막대(cylindrical rod) 형태 또는 블록(block) 형태의 자성체를 회전 선반 가공 등에 의해 형상 및 외곽 치수를 정밀 가공하고, 구조물의 외부에서 소정의 자계를 인가하는 자력 발생 장치 내에서 자화하는 밸브 마개 부품이다.

이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명에 의한 전자기력 구동 유량 조절 밸브 소자의 구동 전후 형상을 보여 주는 사시도이고 도 2a는 전자기력 구동 미소 밸브의 평면도, 도 2b는 AA' 선 상 단면도이다.

도 1a 내지 도 1b를 참조하면, 본 발명에 의한 유량 조절 밸브는 기판(1)에 일체형으로 제작된 개구(orifice)(10)를 상부에 코일(4)이 형성된 플랩(flap)(2)으로 여닫을 수 있는 구조이다.

도 1b와 같이 상기 플랩(2)이 개구(10)에서 멀어지도록 구동되면, 플랩(2)과 개구(10) 사이에 형성되는 개방 면적이 증가하여 개구를 통과하는 유량을 조절할 수 있다. 이와 같이 플랩(2)의 개구(10)에 대한 상대적인 위치를 조절하기 위해 플랩 상에는 코일(4)을 형성하고 밸브 소자의 상·하부 또는 측면에 영구 자석을 배치하여 외부 자장을 인가한다. 전극 패드(6-1,6-2) 사이에 전류를 인가할 경우 연결부(5-1,5-2)를 통하여 상기 코일(4)에 전류가 인가되고 영구 자석에 의한 외부 자장과 코일에 흐르는 전류의 상호 작용에 의해 코일이 형성된 플랩(2)에 토오크(torque)가 가해지게 된다. 밸브의 마개 역할을 하게 되는 플랩(2)에 가해지는 전자기력의 방향과 크기는 상기 코일(4)에 인가되는 전류의 방향과 세기를 조절함으로써 임의로 조절할 수 있으며, 영구 자석에 의한 외부 자장의 방향과 크기에 의해서도 조절이 가능하다. 상기의 플랩(2)은 기판(1)으로부터 일정 거리를 두고 현가된(released) 스프링(3)에 의해 지지되며, 전자기력 구동에 의해 플랩(2)에 변위가 발생하게 되면 스프링에 의해 이 변위에 크기는 비례하고 방향은 반대인 탄성 복원력(restoring force)이 작용하게 된다. 상기 스프링(3) 상에는 코일(4)에 구동을 위한 전류를 인가할 수 있도록 전극 패드(6-1,6-2)와 코일을 연결하는 연결부(5-1,5-2)가 형성된다.

도 3a와 도 3b는 플랩(2) 상에 형성된 코일의 구조를 보여주는 사시도와 단면도로, 도 3b에서 보는 바와 같이 코일(4)은 각각 두 층의 도체와 절연층으로 구성되며 첫번째 절연층인 하부 절연층(4-4)은 기판과 코일의 하부 도선(4-1)을 전기적으로 분리시키는 역할을 한다. 도 3a와 같이 전류가 흐르는 경우, 하부 도선(4-1)은 연결부1(5-1)을 통해 인가되는 전류(I)를 코일 중심부인 코어(4-2)로 전달하게 된다. 상부 절연층(4-5)은 하부 도선(4-1)과 상부 도선(4-3)을 전기적으로 분리시키는 역할을 하게 되고, 하부 도선(4-1)을 통해 코어(4-2)로 흘러 들어간 전류는 실질적인 코일의 역할을 하게 되는 상부 도선(4-3)을 통해 연결부2(5-2)로 다시 흘러나오게 된다.

한편, 전류의 방향이 반대인 경우 이와 반대의 경로를 통해 전류가 흐르게 된다. 도 3c에서 보는 바와 같이 같은 방향으로 외부 자장에 의한 자속( B )이 형성되는 경우 이는 코일에 흐르는 전류(I)에 의한 magnetic dipole moment( m )와 상호 작용하여 m × B 의 토오크를 형성한다. 따라서 코일 전류(I)에 의한 magnetic dipole moment( m )의 방향과 크기를 조절하거나 외부 자장( B )의 크기와 방향을 조절하여 플랩 작용하는 토오크를 조절할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 전자기력 구동 유량 조절 밸브의 부품별 분해 사시도로 본 발명에 의한 유량 조절 밸브는 기존의 밸브와 달리 밸브 하우징(300-1,300-2)과 영구 자석(200-1,200-2), 마이크로머시닝에 의해 제작된 밸브 소자(100)만을 기본 부품으로 제작되므로 부품의 수가 현저히 줄어들고, 조립 구성이 용이하므로 밸브를 저렴화 할 수 있으며, 구동 장치가 차지하는 공간을 최소화함으로써 밸브 장치의 소형화에 적합하다.

도 5는 본 발명에 따른 전자기력 구동 유량 조절 밸브의 내부 단면도로 하우징(300-1,300-2) 내부에서 유체의 원활한 흐름을 위해 영구 자석(200-1,200-2)은 밸브 소자(100)와 일정한 간격을 두고 배치되며, 영구 자석에 하나 이상의 구멍을 형성할 수도 있다. 밸브 소자(100)의 테두리 부분은 하우징에 완벽히 밀봉되어 입력단(301)과 출력단(302)은 오로지 밸브 소자의 개구(10)를 통해서만 서로 연결된다.

도 6은 본 발명에 의한 전자기력 구동 유량 조절 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 개략도로 영구 자석이 y방향으로 자화(magnetization)되어 있고, 이 영구 자석의 자력(magnetic field intensity)의 크기를 M, 코일(4)에 흐르는 전류를 I라고 하면, 코일(4) 및 플랩(2)에 인가되는 토오크( T )의 크기와 방향은 인가 전류의 크기와 방향에 의해 결정된다. 상기 코일(4)에 qz 방향의 전류를 인가할 경우 플랩(2)은 qx 방향의 구동 토오크를 받게 되어 개구(10)를 열고 위쪽으로 이동하게 된다. 이 때 플랩(2)이 연결된 스프링(3)에는 기판에 형성된 고정단을 기준으로 굴신 변형이 야기되어 상기 변형에 비례하는 복원력 토오크(restoring torque)가 플랩(2)의 회전 방향의 반대 방향(그림에서는 개구(10)를 향한 방향)으로 작용하게 된다. 또한 개구(orifice)(10)가 열려 유체가 흐르게 되면 유체의 유동 방향으로 압력 강하(pressure drop)가 발생하므로, 이 압력 강하에 의해 상기 플랩(2)에도 소정의 힘이 가해지게 된다.

따라서, 외부 자계와 코일 전류에 의한 구동력 토오크, 스프링(3)에 의한 복원력 토오크, 유체의 압력차에 의해 플랩(2)에 작용하는 힘 등이 평형을 이루는 지점에서 플랩(2)의 위치가 결정된다. 따라서 코일(4)에 인가하는 전류의 크기를 조절함으로써 플랩(2)의 개구(10) 상에서의 위치를 임의로 조절할 수 있으며, 이를 통하여 개구(orifice)(10)와 플랩(2)간의 거리를 조절하여 유체가 흐르는 유효 면적을 조절할 수 있게 되므로, 개구(orifice)(10)를 통해 흐르는 유량을 임의로 조절할 수 있게 된다.

도 6의 (b)는 밸브의 폐쇄 동작을 보여 주는 개략도이다. 코일(4)에 도 6(b)와 같이 -qz 방향의 전류를 인가하면, -z 방향의 magnetic dipole moment가 형성되고, 외부 자장과의 상호 작용에 의해 플랩(2)은 개구(10)를 닫는 방향으로 구동 토오크를 받게 된다. 만약, 입력단의 유체 압력(P1)이 출력단의 압력(P2)에 비해 충분히 높아 전자기력에 의한 플랩(2)의 구동 없이 플랩(2)이 개구(orifice)(10)를 막을 수 있는 압력차가 유로 관내에 형성되어 있는 경우, 별도의 폐쇄 구동을 위한 구동 전류 없이도 코일(4)에 인가 전원을 끄게 되면 밸브 폐쇄 동작을 구현할 수 있다.

그러나 이 경우에도 밸브의 폐쇄 시 플랩(2)이 개구를 서서히 막을 수 있도록 코일 인가 전류를 서서히 감소시킴으로써 밸브 마개가 급격히 개구(orifice)에 부딪힘으로써 야기될 수 있는 플랩(2)의 파손 가능성 등을 방지하는 것이 바람직하다.

도 6과는 반대로 입력단의 유체 압력(P1)이 출력단의 압력(P2)에 비해 낮은 경우 코일(4)에 도 6(b)와 같이 -qz 방향의 전류를 인가하여, -z 방향의 magnetic dipole moment를 형성하고, 외부 자장과의 상호 작용에 의해 플랩에 개구를 닫는 방향의 구동 토오크를 가하여 밸브를 폐쇄한다. 밸브의 개방 시에는 초기에 밸브의 폐쇄를 위해 코일에 가한 전류의 크기를 서서히 감소시켜, 외부 자계와 코일 전류에 의해 가해지는 -qx 방향의 구동력 토오크, 스프링에 의한 qx 방향의 복원력 토오크, 유체의 압력차에 의해 플랩에 작용하는 힘 등이 평형을 이루는 지점에서 플랩의 위치가 결정되도록 한다.

도 7은 본 발명에 의한 밸브 소자의 제조 방법의 한 가지 실시 예를 공정 별로 도시한 도면으로, 도시한 제조 방법은 실리콘 미세 가공(silicon micromachining) 기술 및 반도체 일관 제조 공정을 이용한 상기 밸브 소자의 대량 제조 방법의 하나의 실시 예이다.

도 7을 참조하면 표시한 단면 개략도는 도2의 단면도에서 AA가상선을 따라 절단한 단면의 측면도이며, 도 7에서는 편의상 상기 구조물 하나에 대한 개략도를 표시하였으나, 실제의 제조 공정에는 도 7에 도시한 소자가 다수 형성되는 웨이퍼(wafer) 형태의 기판에 공정이 진행되는 반도체 가공 공정을 이용하여 제조된다. 또한 도 3에 도시한 바 있는 코일(4)의 형상은 편의상 개략적으로 표시하였다. 각 단계별 제작 공정은 다음과 같다.

먼저 도 7a와 같이 두 층의 실리콘 층(22-1,22-2)과 그 사이에 매입된 절연층(21-2)으로 구성된 웨이퍼(wafer) 형태의 실리콘 기판을 시작 재료로 하여 기판의 상하부면에 각각 이후 식각 공정에서 식각 방지 마스크(etch mask) 층으로 쓰일 박막(21-1,21-3)을 형성한다. 식각 방지 마스크의 재질은 이 후 진행되는 실리콘 식각 공정에서 식각의 방법 및 식각 반응을 일으키는 화학 물질에 따라 실리콘과의 식각 선택도(etch selectivity)가 높은 물질을 도포, 증착 등의 반도체 소자 일관 제조 공정의 기술로 형성한다.

상기 식각 마스크 물질로는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 유전체 박막과 소정의 두께로 도포(coating)된 감광막(photoresist)을 사진 묘화 공정(photolithography)으로 패터닝(patterning) 하여 이용할 수도 있으며, 알루미늄, 크롬, 금 등의 다양한 금속 박막 역시 사용할 수 있다. 기판 상부 면의 식각 방지 마스크 층(21-1)은 이후 공정에서 형성되는 코일의 절연층으로도 사용된다.

이후 도 7b와 같이 실리콘 기판의 상부 면(22-1)에 형성된 식각 마스크 박막(21-1) 상에 감광막을 도포하고 사진 묘화 공정(photolithography)을 통하여 실리콘 식각이 진행될 식각 개구(etch window) 형상을 패터닝(patterning) 하고, 패터닝 된 감광막 사이로 드러난 상부 식각 마스크 박막(21-1)을 선택적으로 제거한 후, 감광막을 제거(strip)하여 기판의 상부 면 식각을 위한 식각 마스크 패턴을 완성한다.

그리고, 상기 기판의 하부 면(22-2)에 형성된 식각 마스크 박막(21-3) 상에도 동일한 작업을 반복한다. 이 때 기판 상부 면(22-1) 상에 형성된 식각 마스크 박막(21-1) 패턴과 정렬(align)이 되도록 양면 정렬(double side alignment) 사진 묘화 공정 기술을 사용한다.

이후, 도 7c와 같이 실리콘 기판의 상부 면(22-1)에 형성된 식각 마스크 박막(21-1) 상에 금속층의 적층 및 패터닝, 절연층의 적층 및 패터닝을 반복하여 도 3a와 같은 형태의 코일(4)과 연결부(5-1,5-2) 및 전극 패드(6-1,6-2)를 형성 한다. 금속층으로는 알루미늄, 금, 구리 등의 다양한 금속 박막을 스퍼터링(sputtering), 열증착(thermal evaporation), 전해 도금(electroplating) 등의 방법으로 형성할 수 있으며, 절연층으로는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 감광막 등을 사용할 수 있다.

그리고 상기 식각 마스크(21-1) 사이로 드러난 기판 상부 면(22-1) 실리콘을 실리콘 이방성 식각(anisotropic etching) 기술인 반응성 이온 식각(RIE: reactive ion etching) 등의 방법으로 소정의 깊이만큼 식각한다. 이 과정에서 플랩(2)과 스프링(3) 등을 포함하는 기판 상부 면(22-1)의 형상과 두께가 결정된다. 마찬가지로 기판 하부 면(22-2) 식각 마스크(21-3) 사이로 드러난 하부 면(22-2) 실리콘을 실리콘 이방성 식각 기술인 반응성 이온 식각 등의 방법으로 식각하여 개구(10)를 형성한다. (도 7d)

이어서 도 7e와 같이 실리콘 기판의 상부 면(22-1)에 형성된 플랩(2) 하부의 절연층(21-2)을 식각하여 플랩(2)과 스프링(3)을 띄운다. 절연층(21-2)의 식각에는 반응성 이온 식각 등의 건식 식각 방법이나 chemical etchant를 사용한 습식 식각 방법, 또는 증기 상태의 가스를 사용한 vapor phase etching 등의 방법을 사용할 수 있다.

이상과 같은 공정 단계를 거쳐 제작된 밸브 소자(100)를 하우징(300-1,300-2) 내부에 영구 자석(200-1,200-2)과 함께 장착하고 배선 작업 후 하우징을 기밀 봉합하면 전자기력 구동 유체 밸브가 완성된다.본 발명에 따른 전자기력 구동 미소 밸브의 작용을 설명하면 다음과 같다.상기 전자기력 구동 미소 밸브의 소자에 있어서, 상기 코일에 소정의 전류가 인가되면 상기 영구 자석에 의한 자계와의 상호 작용에 의해 플랩에 전자기 구동력이 유도되며, 상기 구동력의 방향 및 크기는 상기 코일에 인가된 전류의 방향 및 세기에 의해 임의로 조절 가능하다.상기 조절 가능한 전자기 구동력에 의해 플랩이 소정의 변위만큼 움직임으로써 개구를 개폐하거나 개구의 개방 면적을 조절하여 하우징 내를 흐르는 유체를 단속하거나 유량을 임의로 조절할 수 있으며, 상기 유체는 기체 상태, 액체 상태, 기체 및 액체 상태가 혼재된 초임계(super critical)상태를 뜻한다.즉, 상기 미소 밸브 소자는 상기 하우징 입력단과 출력단에 소정의 압력 차를 인가하고 높은 압력이 걸린 입력단의 유체가 입력단의 좁은 유로를 지나 상대적으로 낮은 압력의 출력단으로 분출되면서 체적이 팽창하여 온도가 하강하는 단열팽창 현상을 이용한 유체 팽창 밸브이다.구체적으로 상기 입력단의 개방 면적을 전자기력을 사용한 상기 플랩의 변위에 의해 선형적으로 조절함으로써, 단열 팽창이 발생하는 유체의 유량을 조절한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 전자기력 구동 유량 조절 밸브는 구성부품 수가 적고, 가공 및 조립이 용이하므로 저렴한 밸브를 제공 할 수 있고, 소형화가 용이한 효과가 있다.

그리고, 유량 조절 밸브의 구동을 위한 전자기 코일에 인가되는 전류의 양을 조절하여 밸브 개구의 개방 면적을 선형적으로 조절함으로써 선형 팽창 밸브로 이용할 수 있으며, 전자기 코일에 인가되는 전류의 크기를 밸브가 완전히 개방되는 소정의 레벨과 밸브가 개굴를 차단하도록 하는 또 다른 레벨의 디지털화 된 인가 전류를 공급하도록 하는 구동회로를 덧붙여 개방/폐쇄 동작을 수행하는 개폐 밸브로도적용하는 효과가 있다.

또한, 디지털화 된 인가 전류의 주기 및 펄스 폭을 임의로 조절할 수 있는 펄스 폭 변조 회로를 덧붙여 PWM 방식의 아날로그 유량 조절 밸브로도 이용할 수 있다.

그리고, 플랩과 개구로 구성되는 다수의 밸브 단위 소자를 어레이로 제작하여 사용할 수 있으며, 이들의 개폐 동작을 각각 조절하여 디지털 유량조절 밸브로도 사용할 수 있으며, 이들의 개폐 동작을 각각 조절하여 디지털 유량 조절 밸브로도 사용할 수 있다.

또한, 에어컨디셔너 등의 실외기 또는 실내기 등과 같이 냉매 등의 유체의 유량 조절, 팽창 및 냉각 성능 조절을 위한 선형 팽창 밸브에 적용하여 냉방 성능을 용이하게 임으로 조절할 수 있는 유체 열 교환 장치를 보다 저렴하고, 소형화하여 제공하는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명에 의한 전자기력 구동 유량 조절 밸브 소자의 구동 전후 형상을 보여 주는 사시도

도 2a는 전자기력 구동 미소 밸브의 평면도, 도 2b는 AA' 선 상 단면도

도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 플랩상에 형성된 코일의 구조를 보여주는 사시도와 단면도

도 4는 본 발명에 따른 전자기력 구동 유량 조절 밸브의 부품별 분해 사시도

도 5는 본 발명에 따른 전자기력 구동 유량 조절 밸브의 내부 단면도

도 6은 본 발명에 의한 전자기력 구동 유량 조절 밸브의 작동 원리를 설명하기 위한 개략도

도 7은 본 발명에 의한 밸브 소자의 제조 방법의 한 가지 실시 예를 공정 별로 도시한 도면

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

1 : 기판 2 : 플랩

3 : 스프링 4 : 코일

5-1, 2 : 연결부 6-1, 2 : 전극 패드

10 : 개구

Claims (10)

1. 유체의 입력단과 출력단으로 이루어진 하우징;

   상기 하우징 내의 입력단부와 출력단부에 각각 장착되는 영구 자석;

   기판과 개구와 상기 개구를 개폐하거나 유체가 흐르는 개구의 개방 면적을 임으로 조절하기 위해 상기 기판으로부터 이격되어 형성된 플랩과 상기 플랩 상에 형성되어 플랩의 구동에 사용되는 코일과 상기 플랩을 상기 기판의 고정부에 연결시키며 플랩의 변위에 비례하는 복원력을 제공하는 스프링으로 이루어지고, 상기 영구자석 사이에 장착되어 유체의 흐름을 단속하거나 그 유량을 임으로 조절하는 미소 밸브 소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자기력 구동 미소 밸브
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스프링은 탄성 구조물 형태로 상기 기판으로부터 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기력 구동 미소 밸브
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력단은 상기 출력단부보다 압력이 높아 유체의 흐름이 입력단에서 출력단으로 흐르는 정방향의 유량 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 전자기력 구동 미소 밸브.
8. 제1항에 있어서,

   상기 출력단은 상기 입력단보다 압력이 높아 유체의 흐름이 출력단에서 입력단으로 흐르는 역방향의 유량 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 전자기력 구동 미소 밸브.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 영구자석은 희토류(rare earth) 자성체 물질을 용융한 후 형상 틀(mold)에서 성형하고, 표면을 연마하여 형상을 가공한 부품을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기력 구동 미소 밸브.
10. 제1항에 있어서,

    상기 영구자석은 자성체를 회전 선반 가공에 의해 형상 및 외곽 치수를 가공하여, 구조물의 외부에서 소정의 자계를 인가하는 자력 발생 장치 내에서 자화하는 밸브 마개 부품을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기력 구동 미소 밸브.